基于gray-shapley的高校建筑工程绿色施工评价

李 想 刘 畅 李映辉

(绥化学院农业与水利工程学院，黑龙江 绥化 152061)

近年来，社会各界对节能与环保的关注随着可持续发展理论的提出不断增强。建筑业作为能耗大户，更应积极响应国家发展趋势，对于绿色施工的良好应用非常关键。高校建筑工程相对来说具有独特的施工环境，绿色施工实施要求也相应增高。为积极响应可持续发展，减弱施工对校园师生的影响，对高校建筑工程绿色施工评价的研究十分必要。

《绿色施工导则》定义绿色施工为：工程建设不但要满足传统施工所需要达到的质量与安全等要求，而且要重视施工过程中对资源的大力节约与减少施工对周围环境所造成的不利影响。通过大量引进先进技术、强化科学管理，努力实现施工的过程中的四项节约与一项环保。包括：对建筑材料、能源、水资源、施工用地的节约与对施工现场及周围环境的保护[1,2]。由于可持续发展理论的提出，各行各业都把“绿色”作为发展的新目标，对于建筑行业来讲，绿色施工就是可持续发展理论在施工过程中应用的具体体现。绿色施工的实施能够改进我国建筑业建设模式与发展方式，其核心目标就是环保与资源利用的高效低耗。根据因地制宜原则，以不同国家与地区相关政策与实际条件为基础，在施工过程中切实做到环保与资源节约工作，实现最优状态下的绿色施工。以此来实现建筑业节能减排，响应国家可持续发展政策。

通过研读绿色施工相关文献发现[3-12]，目前缺乏以高校建筑工程为对象所构建的绿色施工评价体系。考虑到高校工程建设的特殊性，本文综合高校建设环境以及绿色施工理念，具有针对性的建立绿色施工的评价指标体系，运用非可加测度Shapley值赋权，建立灰色聚类模型对高校建筑工程绿色施工进行评价，为今后高校建筑工程绿色施工评价提供参考依据。

1 评价指标体系的构建

为了使高校建筑工程绿色施工评价指标体系具备科学性、合理性，本文参考绿色施工相关文献[3]～[9]。结合高校实际情况，提出高校建筑工程特有的绿色施工评价指标体系。该评价指标体系准则层从绿色施工管理、资源节约与利用、环境保护、施工单位与高校协调关系四方面确定，在此基础上丰富准则层。建立评价指标体系，如表1所示。

2 确定评价指标权重

在确定指标权重的过程中，传统赋权大多在可加测度下完成。即各指标均以相对总指标重要性而单独确定，通常以多指标权重之和的方式来表示组合权重。因此，传统的赋权方法准确性是要建立在认为各指标完全独立存在的基础上的，而实际情况往往是多个指标存在着相互联系的。为了使评价指标权重的确定更具科学性与准确性，综合考虑指标之间可能存在的相互联系，本文选用非可加测度Shapley值法对各评价指标进行赋权[10,12]。该赋权模型的具体思路为：

设集合N={1,2,3,…,n}，集合S为N的任意子集，V(S)为实值函数。

当V(S)满足：

认为[N,V]为合作组合，组合指标共性差，该组合应具有较大比重。

当V(S)满足：

认为[N,V]为非合作组合，组合指标共性强，该组合应具有较小比重。

表1 高校建筑工程绿色施工评价指标体系

据此，对各指标赋权步骤如下：

1)计算各指标影响权重vi：

(1)

2)求各指标组合影响权重：

(2)

v(1,2,…,n)[0,1]

当指标具有相关性或独立时，分别赋调整系数为0.8,1.2。多指标组合以多数指标共性为准。

3)求Shapley值综合权重：

(3)

其中，w(|S|)为加权因子；|S|为集合S中指标个数；S/i为集合S去掉指标i后的组合。

记权重为：

w=(w1,w2,…,wi,…，wm)；

wi=(wi1,wi2,…,wij,…，win)；

(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)。

3 高校建筑工程绿色施工评价模型

根据高校建筑工程绿色施工评价等级标准，由建筑工程领域相关专家对各指标进行打分，采用灰色聚类模型对高校建筑工程绿色施工水平进行评价。该模型的具体实现步骤如下。

3.1 确定灰类及建立白化权函数

本文从优秀、良好、一般、较差、很差五个等级，确定高校建筑工程绿色施工评价灰类e，评分标准如表2所示。确定灰数⊗e和中心点向量U=(9，7，5，3，1)T。建立灰色聚类评价白化权函数，如表3所示。

表2 高校建筑工程绿色施工评分标准

表3 各灰类对应灰数及白化权函数

3.2 灰色聚类评价

1)建立决策矩阵Di。

邀请p位专家对指标xij进行评分，构建评价矩阵Di=[dijk]s×p。

其中，dijk为第k个专家对第i个指标层下第j个指标评分值;s为i的个数。

2)确定灰色聚类评价权矩阵。

指标dijk第e灰类的聚类系数为：

(4)

若有q个灰类，总体聚类系数为：

(5)

则聚类评价权为：

(6)

构建灰色聚类评价权矩阵Ri：

3)合成聚类评价矩阵。

合成权重与评价权矩阵：

Zi=wi·Ri

(7)

确定上层指标综合评价矩阵Z：

Z=[Z1,Z2,…,Zi,…,Zm]T

(8)

上层指标综合聚类评价向量M为：

M=w·Z=[M1,M2,…,Mi,…，Mm]

(9)

4)单值化处理，求综合评价值。

E=MU

(10)

4 实证分析

本文以黑龙江省某高校教学楼建设为例，向10位长期从事建筑工程相关工作且具有资历的工程师和教授发放调查问卷，对评价指标重要程度在0分～10分范围内进行评分，评分标准如表4所示。

表4 评价指标重要程度评分标准

4.1 求取指标权重

由于评价指标体系指标数量较多，本文以资源节约与利用指标X2下级指标为例，演示赋权过程。对10位专家评分问卷进行整理，得到指标X2下级指标重要性得分，如表5所示。

表5 X2下级指标重要程度评分

根据指标间相关性，计算各指标组合影响权重，如表6所示。

表6 X2下级指标组合影响权重

运用式(3)进行计算，得到X2下级指标权重向量：

w2=(0.148 5,0.245 1,0.299 2,0.307 2)。

同理，计算其他指标权重得到：

w=(0.247 4,0.253 8,0.268 3,0.230 5)；

w1=(0.181 9,0.178 7,0.087 7,0.217 0,0.187 9,0.146 8)；

w3=(0.211 4,0.227 1,0.197 1,0.175 8,0.188 6)；

w4=(0.239 3,0.254 1,0.243 7,0.262 9)。

4.2 绿色施工评价

邀请5位该工程建设相关单位负责人，按照相关国家标准和工程实际情况，根据聚类等级得分对该高校建筑工程绿色施工水平进行评分，结果如表7所示。

表7 专家评分表

根据各专家评分确定各准则层决策矩阵，由此计算评价权矩阵Ri，如表8所示。

表8 评价权矩阵

合成权重与评价权矩阵，得到上层指标聚类评价矩阵：

计算综合聚类评价向量：

M=w·Z=(0.389 7，0.398 3，0.212 0，0，0)。

合成中心点向量与综合评价向量，得到综合评价值：

E=M·U=7.355 5。

同理，计算各准则层评价值：

E1=7.421 5,E2=7.239 6,

E3=7.281 4，E4=7.498 4。

为了更加直观的体现评价结果，通过雷达图的形式对各准则层评价结果以及综合评价结果进行表达，见图1。

4.3 评价结果分析

通过各层评价值可以看出：该高校建筑工程绿色施工综合评价值与第二灰类相近，绿色施工总体水平良好。从各个准则层指标评价值来看，四项指标全部接近第二灰类，均达到了良好水平。

从图1的分布来看，各准则层中，施工单位与高校协调关系和绿色施工管理评价结果相对较高，对综合评价结果的提升具有促进作用。资源节约与利用和环境保护评价结果相对较低，阻碍了综合评价结果的提升。综合来看，该高校建筑工程项目在施工过程中，施工单位能够与高校建立良好的协调关系。虽然绿色施工管理评价结果相对较好，但其对于资源节约与利用和环境保护进一步改善的积极影响还有一定的提升空间，在进行现场施工管理时，保证工期和质量的同时，应具有针对性的进一步实现资源节约与环境保护。

5 结论

本文通过对高校建筑工程绿色施工评价进行研究，现得到以下结论：

1)建立绿色施工评价指标体系的过程中，应综合考虑实际环境条件对评价指标体系确定的影响，应从因地制宜出发，选择或建立评价指标。本文综合考虑高校建筑工程所存在的实际条件，建立了其特有的绿色施工评价指标体系。

2)运用非可加测度Shapley值赋权，避免了指标间相互联系对权重准确性的影响。能够科学的确定高校建筑工程绿色施工评价指标体系的权重。建立灰色聚类模型，通过具体实例验证，该模型能够进行有效的评价。

3)高校校园内部建设环境较为独特，本文所建立的高校建筑工程绿色施工评价指标体系以及赋权评价模型，能够为今后高校建筑工程绿色施工进行科学、有效的评价提供参考。